基于TMS320F2812DSP处理器的FIR滤波器的设计与实现.doc

郑州航空工业管理学院 电子通信工程系 DSP原理及应用课程设计报告 设计题目：基于TMS320F2812 DSP处理器的FIR滤波器的设计与实现 学 号： 姓 名： 专 业： 物联网工程 设计日期： 指导老师：赵成 刘亚 王超梁 目 录 引言 在当今信息时代数字信号处理已成为一门极其重要的学科。数字信号处理在通信、语音、图像等众多相关领域得到了广泛的应用。数字信号处理（DSP）包括两重含义：数字信号处理技术（Digital?Signal?Processing）和数字信号处理器（Digital?Signal?Processor）。数字信号处理（DSP）是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法、对信号进行采集、滤波、增强、压缩、估值和识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的，其应用范围涉及几乎所有的工程技术领域。? 在数字信号处理的应用中，数字滤波器很重要而且得到了广泛的应用。按照数字滤波器的特性，它可以被分为线性与非线性、因果与非因果、无限长冲击响应（IIR）与有限长冲击响应（FIR）等等。其中，线性时不变的数字滤波器是最基本的类型；IIR?滤波器的特征是具有无限持续时间冲激响应，而FIR滤波器的冲激响应只能延续一定时间，在工程实际中可以采用递归的方式实现也可以采用非递归的方式实现。? 目前FIR滤波器的实现方法大致可分为三种：利用单片通用数字滤波器集成电路、DSP器件或者可编程逻辑器件实现。其中以使用通用DSP芯片实现方式较为简单，是一种实时、快速、特别适合于实现各种数字信号处理运算的微处理器，借助于通用数字计算机按滤波器的设计算法编出程序进行数字滤波计算。由于它具有丰富的硬件资源、改进的哈佛结构、高速数据处理能力和强大的指令系统而在通信、航空、航天、雷达、工业控制、网络及家用电器等各个领域得到广泛应用?。 设计目的 （1）掌握用窗函数法设计FIR滤波器的原理及方法，熟悉线性纤维FIR滤波器的?幅频特性和相频特性，熟悉不同的窗函数对滤波器性能的影响。? （2）掌握使用matlab编程的基本方法，学会利用fdatool?工具来快速设计满足需要的滤波器。? （3）掌握TMS320F2812?DSP处理器开发的程序框架结构，学习驱动TMS320F2812?DSP处理器程序编写并能使其正常工作。实习驱动ADC模块实现信号的实时采集与模数转换。? （4）掌握使用TMS320F2812?DSP处理器实现FIR数字低通滤波器的设计方法，并能够实时采集输入信号并滤除高频信号再通过SCI串口传输到计算机显示。 三、设计要求? 1、利用Matlab软件的FDATool工具设计FIR滤波器，并提取滤波器参数；? 2、在CCS集成开发环境下，利用第1步得到的滤波器参数，利用窗函数法设计FIR滤波器程序，观察输入信号及滤波后得到的输出信号的时域波形及FFT?Magnitude波形；? 3、利用TMS320F2812的ADC片内外设的外围电路实时采集的混频信号数据，使用1个51阶的FIR低通滤波器，在CCS中设计FIR滤波器程序实现滤波，观察相关波形及滤波效果，通过SCI接口将数据传送到计算机上；? 4、（选做）利用TI公司的TLV320AIC23高性能立体声音频Codec芯片，通过MIC或音频接口采样音频信号，对采样的音频信号做滤波运算，进行低音加重处理，再将运算过的音频数据通过扬声器播放出来 四、总体设计 4.1利用Matlab软件的FDATool工具设计FIR滤波器 4.1.1有限冲击响应数字滤波器的基础理论 滤波器就是在时间域或频域内，对已知激励产生规定响应的网络，使其能够从信号中提取有用的信号，抑制并衰减不需要的信号。滤波器的设计实质上就是对提出的要求给出相应的性能指标，再通过计算，使物理可实现的实际滤波器频率响应特性逼近给出的频率响应特性。FIR?数字滤波器系统的传递函数为：? ??????????????????????????????1 0 )()()(H(z)NnnznbzXzY??（1）? 由此得到系统的差分方程：? ??????))1(()1()1()1()()0()(????????????????NnxNbnxbnxbny（2）?若FIR?数字滤波器的单位冲激响应序列为h(n)，它就是滤波器系数向量b(n)。传统的滤波器分析与设计均使用繁琐的公式计算，改变参数后需要重新运算，从而在分析与设计滤波器尤其是高阶滤波器时工作量特别大。这里应用MATLAB?